Прислать материал
ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ОСАЖДЕНИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
Задачи: Произвести оценку коррозионной стойкости и твердости гальванических покрытий в зависимости от условий электроосаждения и отжига. Оценить возможность применения покрытий для защиты от коррозии деталей нефтепромыслового оборудования.
В современных экономических условиях, когда вопросы импортозамещения становятся особенно актуальными, применение новых технологий и усовершенствование существующих является приоритетной задачей производства. Осаждение гальванопокрытий для улучшения защитных и прочностных свойств деталей машин используется довольно широко, однако изменение этих характеристик в зависимости от электроосаждения практически не изучено. Работа посвящена изучению закономерностей изменения свойств гальванопокрытий в зависимости от условий электролиза и термической обработки. Применение в качестве коррозионных сред подтоварной воды различных месторождений позволяет оценить возможность использования покрытий в реальных условиях эксплуатации.
Исследованы электролитически осажденные хром, никель, цинк и кадмий. Покрытия получали в производственных и лабораторных условиях, используя стандартные электролиты. В диапазоне режимов электролитического осаждения покрытий строились поляризационные кривые. За интегральный параметр, учитывающий влияние режимов электроосаждения, принималось отношение Е/Епр, где Епр- перенапряжение, соответствующее предельной плотности тока (iпр). Условно режимы осаждения металлов при Е < 0,33 Епр относили к мягким режимам, при Е > 0,66Епр – к жестким и при Е= (0,33 – 0,66)Епр к средним.
Полученные образцы отжигали в атмосфере аргона, задавая различные температурно-временные параметры.
Испытания на коррозионную стойкость проводились в модельных средах, предложенных ГОСТом и реальных водных средах различных месторождений. В качестве коррозионных сред была использована пластовая вода с различной минерализацией нефтяных месторождений.
Определение скорости коррозии проводилось весовым методом, образцы взвешивались, помещались в коррозионные ячейки на 30 суток, после чего удалялись продукты коррозии и проводилось повторное взвешивание.
Твердость покрытий определяли на микротвердомере ПМТ-3М при нагрузках до 2Н по методу восстановленного отпечатка.
Электронномикроскопические исследования структуры проводили методом просвечивающей электронной микроскопии тонких фольг. Анализ изломов выполняли на растровом электронном микроскопе
В металлах первой группы (Сr, Ni) с относительно высокими температурами плавления, осажденных при жестких режимах вблизи предельного тока формируется типичная ячеистая структура. Ячейки состоят из объемов относительно свободных от дислокаций, отделенных друг от друга сплетениями дислокаций с высокой плотностью. Границы между ячейками нередко настолько размытые и широкие, что оказываются соизмеримыми с размерами ячеек. На микроэлектроннограмах, полученных с границ ячеек, наблюдаются расщепленные рефлексы и азимутальный угол разориентировки составляет несколько градусов. При перенапряжениях катода ниже (0,7-0,6)Епр границы представляют собой уже плоские дислокационные стенки, причем по мере уменьшения катодной поляризации снижается плотность дислокаций в субграницах и уменьшается до нескольких десятков минут угол разориентировки между субзернами. Наконец, при Е< 0,33Епр осаждение покрытий характеризуется моноблочной структурой.
В металлах второй группы (Zn, Cd), с относительно низкими температурами плавления, при мягких режимах осаждения формируется моноблочная структура с отдельными дислокациями или группами дислокаций, не связанных между собой в границах. При перенапряжениях выше (0,3-0,4) Епр наблюдается уже субзернная структура. Необходимо отметить, что получить при электроосаждении легкоплавких металлов ячеистую структуру не представляется возможным даже при плотностях тока, близких к предельному. Ячеистая структура формируется только в тугоплавких металлах, режимы электролиза которых обусловливают значительные внутренние напряжения, способствующие микропластической деформации при электрокристаллизации. Причем ячеистая структура достигается легче (т.е. при значительно более низких перенапряжениях) в металлах с высокими значениями энергии дефектов упаковки.
Отжиг покрытий приводит к трансформации их структуры.
Вопрос о соотношении полигонизации и рекристаллизации имеет большой практический интерес прежде всего для тугоплавких покрытий, осажденных с образованием ячеистой структуры или без нее. Действительно, формируемая в процессе электроосаждения структура обусловливает при последующем отжиге протекание рекристаллизации, либо подавление ее полигонизацией с соответствующим изменением свойств, т.е. полигонизация может быть использована для предотвращения рекристаллизации в тех случаях, когда последняя нежелательна.
Таким образом, формируя различную структуру в процессе электроосаждения и последующего термического воздействия, можно получать металлические покрытия с улучшенными функциональными характеристиками для конкретных условий эксплуатации.
2. Ковенский И. М., Поветкин В. В. Электролитические сплавы. – М.: Интермет Инжиниринг, 2003. – 288 с.
3. Ковенский И.М., Неупокоева А.А. Формирование структуры и свойств металлических покрытий, адаптированных к различным условиям эксплуатации// Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2013. № 5. С. 103-107.
4. Ковенский И.М., Венедиктов А.Н., Венедиктова И.А., Неупокоева А.А., Обухов А.Г. Изменения структуры и свойств металлических электроосажденных покрытий в процессе эксплуатации// Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2012. № 2. С. 101-107.